Содержание
Астрофизики посчитали тёмную энергию Вселенной
31 октября 2022
11:00
Ольга Мурая
Туманность Тарантул в созвездии Золотая Рыба. Снимок сделан в среднем инфракрасном диапазоне инструментом MIRI, установленном на космическом телескопе Джеймс Уэбб.
Фото NASA, ESA, CSA, STScI.
Новый анализ предоставил самые точные на сегодняшний день данные о составе Вселенной.
Завершены самые точные на сегодняшний день расчёты количества тёмной материи и тёмной энергии во Вселенной.
Астрофизики применили для этого мощный аналитический инструмент под названием Pantheon+. Проектом руководили исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в США.
Pantheon+ выявил, что Вселенная примерно на две трети (66,2%) состоит из тёмной энергии и на одну треть (33,8%) из материи. Из этой материи большую часть составляет тёмная материя.
А на «обычную» материю, которую мы можем увидеть и потрогать, как оказалось, приходится менее 5% всего космоса.
Исследование также подтвердило, что Вселенная в течение последних нескольких миллиардов лет расширялась ускоренными темпами.
Напомним, ранее мы подробно объясняли, как исследователи измеряют скорость расширения Вселенной и каким образом тёмная энергия способна ускорять это расширение.
Анализ Pantheon+ основан на данных о полутора тысячах взрывов сверхновых типа Ia. Напомним, сверхновые типа Ia возникают, когда в белых карликах — остатках звёзд среднего размера, похожих на наше Солнце — накопивших критическую массу, начинаются неконтролируемые термоядерные реакции.
В результате получаются взрывы настолько яркие, что их можно увидеть с расстояния более 10 миллиардов световых лет — это примерно три четверти общего возраста Вселенной.
Видимая яркость сверхновых по мере их удаления от наблюдателя (то есть от нас) снижается, а длины волн видимого света «растягиваются» и смещаются в сторону красной части спектра.
Космологи могут использовать измерения этого красного смещения для расчёта скорости расширения Вселенной в разные моменты её существования.
Именно анализ сверхновых типа Ia в 1998 году впервые и выявил расширение Вселенной. Всего-то каких-то 20 лет назад.
Анализ Pantheon+ подтвердил правильность преобладающих теорий космологии, известных как стандартная космологичекая модель.
Авторы работы надеются, что это положит конец распространению альтернативных концепций, которые пытаются объяснить загадки Вселенной, в частности, существование тёмной энергии и тёмной материи.
Обе этих постоянных являются важной частью стандартной модели космологии, но учёные до сих пор не смогли изучить их напрямую. Всё дело в том, что тёмная материя не «светится» ни в одном диапазоне, а о её существовании мы можем догадываться лишь по её гравитационному воздействию на видимые космические объекты.
Статья с результатами исследования вышла в специальном выпуске научного журнала The Astrophysical Journal.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
космос
астрономия
Вселенная
темная материя
темная энергия
астрофизика
новости
Ранее по теме
Охотники за скрытой массой космоса отчитались о первых результатах
Новую элементарную частицу нашли на лабораторном столе
Столкновения астероидов из тёмной материи со звёздами засекут с помощью телескопов
«Прожорливость» Млечного Пути указала на места скопления тёмной материи
Появились новые весомые доказательства существования галактик без тёмной материи
Российский детектор тёмной материи первым зафиксировал необычный сигнал
Человечество впервые заглянуло так далеко во Вселенную
Ослепительные, беспрецедентные изображения «звездных яслей», умирающей звезды, скрытой пылью, и «космического танца» групп галактик были представлены миру новым суперкосмическим телескопом Американского аэрокосмического агентства (НАСА).
Снимки, названные «рассветом новой эры в астрономии», были сделаны телескопом имени Джеймса Уэбба — преемником знаменитой обсерватории Хаббл — и обнародованы НАСА сегодня на общемировой пресс-конференции.
Это положило конец месяцам ожидания и лихорадочного предвкушения, когда люди по всему миру получили первую партию снимков из сокровищницы, которая станет кульминацией самого дальнего, как по времени, так и по расстоянию, в истории взгляду вглубь Вселенной.
На этом снимке запечатлена планетарная туманность, вызванная умирающей звездой, — судьба, которая ожидает наше Солнце когда-то в далеком будущем.
Инфракрасные возможности «Уэбба» позволяют ему «заглянуть в прошлое» всего на 100-200 млн лет после Большого взрыва, что дает возможность сделать снимки самых первых звезд, появившихся во Вселенной более 13,5 млрд лет назад.
Первые снимки туманностей, экзопланет и скоплений галактик вызвали бурный восторг в научном мире и были названы «великим днем для человечества».
Британский астронавт Тим Пик, который провел шесть месяцев на МКС в 2016 году, написал в Твиттере: «Просто дух захватывает. Думаю, многие люди на этой неделе будут выбирать новые заставки», — цитирует его Daily Mail.
Это первое изображение глубокого космоса с космического телескопа «Джеймс Вебб».
Среди открытий, объявленных НАСА, — то, что ученые увидели водяной пар в атмосфере экзопланеты, расположенной на расстоянии более 1000 световых лет от Земли. «Уэбб» зафиксировал отчетливую сигнатуру воды, а также признаки облаков и дымки в атмосфере вокруг WASP-96 b — горячей, пухлой газовой планеты-гиганта, которая вращается вокруг далекой солнцеподобной звезды каждые 3,4 дня.
Это первый в истории спектральный анализ атмосферы экзопланеты (вверху на фото). Масса WASP-96 b примерно в два раза меньше массы Юпитера, ее открыли в 2014 году.
На одном из пяти обнародованных снимков изображена планетарная туманность, вызванная умирающей звездой, — судьба, которая ожидает наше Солнце в далеком будущем.
Туманность Южное кольцо диаметром почти половину светового года, расположенная на расстоянии около 2500 световых лет от Земли, видна в невероятных, никогда ранее не виданных деталях.
На другом снимке — Квинтет Стефана (фото вверху), расположенный в созвездии Пегаса и примечательный тем, что в 1877 году он стал первой открытой компактной группой галактик. Эта огромная мозаика — самое детальное изображение, полученное телескопом, оно охватывает территорию, равную примерно пятой части диаметра Луны. Снимок содержит более 150 млн пикселей и создан из почти тысячи отдельных файлов изображений.
НАСА отмечает, что эта информация дает новое представление о том, как галактические взаимодействия могли определять эволюцию галактик в ранней Вселенной.
Человечество получило самую раннюю возможность заглянуть в эпоху зарождения Вселенной, впервые представив миру ослепительную, беспрецедентную партию изображений. Среди них — изображение, показывающее появление звезд в туманности Карина (на фото), где ультрафиолетовое излучение и звездные ветры формируют колоссальные стены из пыли и газа.
Телескоп также показал сверкающее изображение звезд-малюток в туманности Карина, где ультрафиолетовое излучение и звездные ветры формируют колоссальные колонны из пыли и газа. «Космические скалы» туманности Карина — области звездообразования, расположенной на расстоянии примерно 7600 световых лет от Земли в нашей галактике Млечный Путь, — уже были ранее запечатлены телескопом «Хаббл». Но новый снимок позволяет увидеть редкие звезды на самых ранних, быстрых стадиях формирования, включая сотни звезд, которые ранее были полностью скрыты от человеческого зрения.
Хотя космический телескоп «Хаббл» за последние два десятилетия проанализировал множество атмосфер экзопланет, впервые обнаружив воду в 2013 году, НАСА заявило, что непосредственное и более детальное наблюдение «Уэбба» знаменует собой гигантский скачок вперед в поисках характеристик потенциально пригодных для жизни планет за пределами Земли.
Эмма Кертис Лейк, астроном из Университета Хартфордшира в Великобритании, сказала: «Я только что посмотрела выпуск новых изображений, и меня поразила резкость и уровень детализации всех снимков! Больше всего мне понравился момент, когда они показали изображение спектра галактики, удаленной от нас на 13 млрд световых лет.
Финальное изображение туманности Карина было совершенно потрясающим, это был действительно особенный момент — вы могли слышать вздохи людей в комнате».
Видео: трейлер миссии космической обсерватории «Джеймс Уэбб»
Вчера президент США Джо Байден предвосхитил главное событие, представив одно из изображений, сделанных «Уэббом», на котором видно скопление галактик на расстоянии 4 млрд световых лет от Земли. Это самый глубокий и четкий инфракрасный взгляд на далекую Вселенную на сегодняшний день, запечатлевший скопление галактик SMACS 0723 в том виде, в котором оно появилось 4,6 млрд лет назад. Джо Байден назвал это «историческим моментом для науки и техники, астрономии, космических исследований и всего человечества».
По данным НАСА, SMACS 0723 обладает настолько сильным гравитационным притяжением, что искривляет пространство-время и путь света, проходящего через него.
Изучая этот свет, ученые хотят узнать о происхождении космоса и, возможно, даже увидеть неуловимые фотоны, которые исходят от самых первых звезд.
Администратор НАСА Билл Нельсон сказал: «Сегодня мы представляем человечеству принципиально новый вид космоса, открывающийся с космического телескопа „Джеймс Уэбб“ — вид, которого мир еще никогда не видел»… «Уэбб» поможет найти ответы на вопросы, которые мы еще не знаем, как задать; вопросы, которые помогут нам лучше понять нашу Вселенную и место человечества в ней».
Вчера он сообщил общественности: «Мы смотрим в прошлое более чем на 13 млрд лет. Свет распространяется со скоростью 300 тыс. км/с. Свет, который вы видите на одном из этих маленьких пятнышек, путешествует уже 13 млрд лет. Поскольку мы знаем, что возраст Вселенной составляет 13,8 млрд лет, мы возвращаемся почти к самому началу».
Нельсон сказал, что обсерватория-телескоп «Уэбб» стоимостью $10 млрд настолько точна, что ученые смогут увидеть, являются ли планеты в других галактиках пригодными для жизни.
Исследователи скоро начнут узнавать больше о массе, возрасте, истории и составе галактик, поскольку «Уэбб» ищет самые ранние галактики во Вселенной.
Телескоп, запущенный 25 декабря прошлого года из Французской Гвианы, будет исследовать Вселенную в инфракрасном диапазоне, что позволит ему проникать сквозь облака газа и пыли, где рождаются звезды. Его предшественник «Хаббл» с момента запуска в 1990 году работал преимущественно в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах волн.
В настоящее время самые ранние космологические наблюдения относятся к периоду в пределах 330 млн лет от Большого взрыва, но благодаря возможностям «Уэбба» астрономы считают, что они легко побьют этот рекорд.
«Джеймс Уэбб» позволяет нам заглянуть в космос глубже, чем когда-либо прежде», — сказала вице-президент США Камала Харрис, возглавляющая Национальный совет по космосу. «Он расширит наши знания о нашей Вселенной, Солнечной системе и, возможно, о самой жизни».
«Уэбб» — самый современный телескоп из когда-либо созданных, он в 100 раз мощнее космического телескопа «Хаббл», который продолжает работать спустя 32 года после запуска. У телескопа гигантское золотое зеркало размером чуть более 6,5 м в поперечнике, состоящее из 18 отдельных шестиугольных сегментов, которые могут складываться и раскладываться.
Они медленно и тщательно раскладывались в течение последних шести месяцев, чтобы подготовить «Джеймс Уэбб» к научной миссии. Рабочая температура обсерватории и большинства ее приборов составляет примерно 40 Кельвинов — около минус 233 градусов Цельсия.
«Джеймс Уэбб», как полагают ученые, может ответить на некоторые вопросы, которые есть у человечества: «Откуда мы взялись?», «Что еще там есть?», «Кто мы такие?» и т. п. А еще они надеются, что он ответит на некоторые вопросы, о которых мы даже не подозреваем.
Все изображения NASA.
Может ли космос закончиться, откуда взялись часовые пояса и другие вопросы от наших читателей | В Смитсоновском институте
Иллюстрация Анны Брон
Верят ли астрофизики, что есть конец космоса? Если да, то что, по их мнению, может быть на другой стороне?
Джессика Л.
Липер
Фриско, Техас
Нет, они не верят, что у космоса есть конец. Однако мы можем видеть только определенный объем всего, что там есть. Поскольку Вселенной 13,8 миллиарда лет, свет из галактики, удаленной от нас более чем на 13,8 миллиарда световых лет, еще не успел дойти до нас, поэтому у нас нет возможности узнать, что такая галактика существует.
Марк Рейд
астрофизик, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики
Почему Гровер Кливленд единственный американский президент, которого учитывают дважды? Я знаю, что он отсидел два срока подряд, но все же он был всего лишь одним человеком.
Томас Хансен
Rolling Meadows, Illinois
Никто не ожидал непоследовательных сроков полномочий, поэтому долгое время существовал обычай считать президентов личностями, а не сроками их пребывания в должности. Кливленд считается 22-м и 24-м президентами, потому что Бенджамин Харрисон был 23-м. Не было смысла возвращаться к 22 годам, когда Кливленд вернул себе Белый дом в 189 году.
3. Более логично, что президенты будут считаться по срокам — например, Джордж Вашингтон будет считаться первым и вторым президентами. Теперь Барак Обама, 44-й человек, занимающий этот пост, находится на 57-м президентском сроке.
Дэвид С. Уорд
старший историк портретной галереи
Откуда взялись часовые пояса?
Romualdo P. Baranuelo
Naga City, Филиппины
Часовые пояса, которые мы используем сегодня, основаны на тех часовых поясах, которые были приняты североамериканскими железными дорогами 18 ноября 1883 года. Эти пояса признавали меридиан, проходящий через Гринвич, Англия, равным нулю градусов. долготы, как и международная конференция 1884 года. Часовые пояса США были признаны в федеральном законе Законом о стандартном времени от 1918.
Карлин Стивенс
хранитель коллекций времени, Американский исторический музей
Как удар молнии, длящийся секунду или меньше, вызывает удар грома, длящийся десять секунд или больше?
Ричард Пирс
Брэттлборо, Вермонт
Молния нагревает воздух так, что он расширяется с огромной скоростью — достаточно быстро, чтобы создать ударную волну, распространяющуюся наружу со скоростью звука.
Эта ударная волна и есть то, что мы слышим как раскат грома. Когда ударная волна ударяется о неровную поверхность земли, часть энергии отражается, создавая другие волны; их мы слышим как низкий рокот после хлопка.
Эндрю Джонстон
географ, Музей авиации и космонавтики
Как медузы ориентируются, охотятся и проявляют другие двигательные навыки, если у них нет мозга?
Martin J. Clemens
Cambridge, Canada
У медуз нет мозга или централизованной нервной системы, но у них есть сенсорные структуры и сенсорные клетки, составляющие нервную систему. Эта система, сложность которой варьируется от вида к виду, позволяет медузам реагировать на химические и физические сигналы в окружающей среде.
Аллен Коллинз
Зоолог беспозвоночных, Музей естественной истории
Теперь ваша очередь Спросите Смитсоновский институт
Рекомендуемые видео
Где конец космоса?
Существует множество теорий, которые рассматривают идеи, объясняющие конец Вселенной.
- Вселенная все еще расширяется, 13,8 миллиардов лет назад с момента Большого Взрыва, так что с технической точки зрения — границ нет.
- Трудно забыть один факт, который предполагает, что ресурсы нашей вселенной конечны. Наше Солнце, когда оно израсходует весь водород, превратится в красного гиганта и станет таким большим, что его размер достигнет Земли и за ее пределами.
- Диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 93 миллиарда световых лет, если мы возьмем Землю в качестве центральной точки измерения.
Людям обычно трудно смириться с тем, что их жизнь во многом конечна. Вы никогда не знаете точную дату истечения срока действия, но уверены, что однажды это произойдет.
То же самое происходит, когда мы пытаемся понять концепции, выходящие далеко за рамки понятия времени, с точки зрения человека и смертного.
Бесконечность — это то, что так же сложно разобрать. Когда мы говорим о размере (и времени!) Вселенной, в которой мы живем, мы сталкиваемся с теми же проблемами. Где кончается Вселенная и есть ли у нее конец?
Понимание нашего пространственно-временного (дис)континуума
Во-первых, из доминирующих в настоящее время космологических теорий — да, у нашего космоса действительно есть срок годности. Существует множество теорий, которые рассматривают идеи, объясняющие конец Вселенной. Если вы хотите посмотреть на вещи в перспективе, то человечество никогда не станет свидетелем этого, по крайней мере, на этой планете или в этой вселенной.
Если, а это большое «если», мы найдем другое место для жизни, такое, которое будет далеко от нашего Солнца (которое умрет через 5-7,5 миллиардов лет), тогда у нас может быть шанс стать свидетелем краха одной вселенной и потенциального создания других. Теория Большого Разрыва, например, предполагает, что через 22 миллиарда лет эта Вселенная разорвется на части, потому что общий гравитационный потенциал не сможет сдержать силу расширения Вселенной.
Вселенная расширяется вечно?
Теория Большого Разрыва, несмотря на то, что она объясняет конец времени и пространства в том виде, в каком мы их знаем, говорит нам нечто сверхкритическое о природе Вселенной.
Эта особенность делает почти невозможным определение того, где заканчивается пространство. Вы догадались — это расширение. С того дня, как взорвалась вся плотная материя (не волнуйтесь, если вы не помните этого события, Большой Взрыв был 13,8 миллиардов лет назад), Вселенная начала расширяться.
С того дня, как вся плотная материя взорвалась, Вселенная начала расширяться.
Когда образовались звезды, планеты и галактики, они сразу же начали двигаться. Откуда вы спросите? Ну очевидно же — из центра взрыва. Проблема заключается в том, что мы не знаем, где находится центр, и был ли он вообще. Однако факт, о котором мы говорили, остается несомненным — галактики удаляются друг от друга.
Наблюдаемый Против.
Ненаблюдаемая Вселенная
Мы знаем все это, потому что можем наблюдать космические явления и взаимодействия между такими массивными космическими образованиями с Земли. Это вторая важная вещь, которую нужно понять, если вы хотите обратиться к идее пространства и его границ. Телескопы, которые мы используем, ограничены в том, насколько далеко они позволяют нам видеть.
В настоящее время современные телескопы позволяют нам видеть вселенную, окружающую нас, в пределах 93 миллиардов световых лет в диаметре. Всякий раз, когда вы слышите, как кто-то говорит, насколько велика вселенная, он или она просто имеет в виду область, которую мы можем видеть. Это известно как наблюдаемая Вселенная: Земля является центральной точкой, и мы можем видеть галактики на расстоянии 46,5 миллиардов световых лет от нас, в любом направлении, куда мы смотрим.